[发明专利]一种换流阀用饱和电抗器热力性能设计方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子器件领域，具体涉及一种换流阀用饱和电抗器热力性能设计方法。

背景技术

直流换流阀用饱和电抗器由金属绕制的线圈以及硅钢片叠合的铁芯交链而成，串联于换流阀电气系统对晶闸管发挥主保护作用，因此在运行工况、试验工况和故障工况中需要承受不同强度的电气应力，从而产生损耗。目前，换流阀系统的通断容量日益增大，结构布局却日益紧凑小巧，饱和电抗器产生的损耗相应增加，散热条件更为苛刻，而饱和电抗器的组部件和材料均有最佳工作温度及运行温度极限，现有商业化运行的饱和电抗器均采用了水风联合冷却方式，部分品牌采用双水内冷方式。冷却结构的设计、冷却流量的控制、冷却系统流阻特性均要综合优化，以满足饱和电抗器运行温度要求，实现换流阀冷却系统的综合匹配。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种直流换流阀用饱和电抗器热力性能的设计方法，该方法系统揭示了饱和电抗器热力性能分析和冷却系统设计的步骤，将分析与设计的过程分为四个阶段：饱和电抗器损耗的计算、饱和电抗器温度场分析、饱和电抗器冷却系统结构型式和饱和电抗器冷却流量优化，基于理论计算或仿真分析等手段，详述了各个步骤的实现方法，并结合具体的设计实例详细阐述了设计实施过程，并给出了设计结果。

本发明提出的一种饱和电抗器热力性能分析与冷却系统设计方法，分为饱印电抗器损耗的计算、饱和电抗器温度场分析、饱和电抗器冷却系统结构型式和饱和电抗器冷却流量优化四个阶段，具体包括以下步骤：

(1)饱和电抗器损耗计算

依据饱和电抗器在换流阀中承受的典型电压、电流波形以及功率的定义式(1)，可计算得出饱和电抗器的总损耗，以此作为热力性能分析的激励源：

P=1T∫0Tu(t)·i(t)dt---(1)]]>

(2)饱和电抗器温度场分析

饱和电抗器运行中需要满足下面的热平衡约束：

-k▿T·n=h|T-Ta|α-1(T-Ta)+E·B(T4-Tr4)---(2)]]>